Estudio teórico-experimental del proceso de ablación láser

Resumo

En esta Tesis Doctoral se presentan diversas herramientas de cálculo analítica y numérica que sirven de apoyo a la investigación experimental relacionada con procesos térmicos inducidos por láser. El estudio teórico basado en la resolución de la ecuación diferencial de la conducción del calor, con sus condiciones de contorno, ha sido corroborados con datos obtenidos de experiencias en el laboratorio. En una primera parte se aborda el análisis del calentamiento de un material inducido por láser ilustrándolo mediante la aplicación al crecimiento epitaxial inducido por láser pulsado (PLIE). La resolución de la ecuación diferencial de la conducción del calor por métodos analíticos y numéricos ha permitido establecer un estudio comparativo de la distribución de temperaturas en a-Ge y c-Si y, a su vez, comparar y considerar la importancia de los parámetros térmicos con la temperatura: así, finalmente, se concluye que el método numérico por elementos finitos (ANSYS) es el más idóneo para representar los procesos PLIE, debido a la incorporación de la dependencia de los parámetros termofísicos con la temperatura. Este método se aplica con éxito a la obtención de aleaciones de SiGe. La parte central de la memoria se dedica a abordar un caso más complejo como son los procesos de ablación láser, y en concreto se estudian los fenómenos asociados a este proceso, ampliamente referenciados en la literatura como son: A,- La información de microestructuras. B,- La deflexión pluma. Se ha propuesto un modelo teórico basado en tres grandes hipótesis, siendo de especial relevancia la incorporación de la rugosidad superficial y que permitido predecir estos fenómenos además de relacionarlos de forma matemática. Los resultados obtenidos mediante simulación numérica por elementos finitos se contrastan con datos experimentales basados en la irradiación con láser sobre el cobre y el silico. Se observa u